Flugzeug ohne Kabelbaum? Wie gedruckte Elektronik die Art und Weise, wie wir Flugzeuge entwickeln, verändern könnte

Ein gemeinsames Forschungsprojekt

Im Rahmen des gemeinsamen Forschungsprojekts Printed Electrics” untersuchen Airbus und Capgemini Engineering, wie diese wiederkehrenden Kosten eingespart werden können – und wie sich die Gesamtmenge der Kabel reduzieren lässt.

Das Drucken von Elektronik verspricht Kosteneinsparungen und verringert den Anpassungsaufwand durch die Automatisierung des heutigen Produktionsprozesses von Kabelbäumen. Mit mehr integrierten, “intelligenten” Komponenten ermöglicht es auch eine effizientere elektrische Architektur der Kabine, die die Gesamtmenge der benötigten Kabel und damit das Gewicht des Flugzeugs reduziert.

Hintergrund des Flugzeugs

In Anbetracht der wachsenden Nachfrage nach Passagierflugzeugen ist die Steigerung der Effizienz in der Produktion für Airbus von zentraler Bedeutung.

Heute ist die Herstellung und Installation von Kabeln hauptsächlich Handarbeit. Da die Kabel in Übersee hergestellt werden, kann es nach einer Bestellung mehrere Wochen dauern, bis die Kabelbäume geliefert werden. Mit hochproduktiven Druckern in unmittelbarer Nähe der Endmontagelinie könnte die gedruckte Elektronik eine Antwort auf die Forderung nach höherer Effizienz sein und Änderungen in letzter Minute an den stark individualisierten Kabinen ermöglichen.

Technologie

Mit funktionalen Tinten, die mit leitfähigen Partikeln gefüllt sind, und bewährten, konventionellen Verfahren können elektrische Schaltkreise direkt auf dünne Polymerfolien gedruckt werden, um flexible, leichte Leiter herzustellen.

Aber gedruckte Elektronik ist mehr als nur das Drucken von Kabeln – mit einer Kombination aus verschiedenen Tinten können Funktionen wie Sensoren, Photovoltaik, Licht, Batterien und sogar “Intelligenz” in Form von Transistoren gedruckt werden. Genau wie bei herkömmlichen Leiterplatten können Sie auch Mikrochips im Pick-and-Place-Verfahren hinzufügen.

Beschränkungen

Da die gedruckten Metallschichten dünn sind und die Leitfähigkeit der heutigen Tintenformulierungen etwa 95 % der Leitfähigkeit von Schüttgut beträgt, wird die Technologie bei Hochleistungsleitungen nicht mit Kupferdrähten konkurrieren können. Dennoch ist sie für die meisten elektrischen Verbraucher in der Kabine wie Beleuchtung, Sensoren oder Displays mit einer Leistungsaufnahme von bis zu mehreren hundert Watt perfekt geeignet.

Herausforderungen

Um die Sicherheit dieser neuen Technologie zu gewährleisten, muss ein umfassender Qualifizierungs- und Zertifizierungsprozess durchlaufen werden, bevor sie in ein Flugzeug eingebaut werden kann.

Zu den extremsten Tests gehören die 12-sekündige Einwirkung einer offenen Flamme, der Kontakt mit aggressiven Flüssigkeiten, Temperaturen von -55 bis 80 °C oder die Einwirkung eines Blitzschlags.

Obwohl sich die Technologie derzeit noch im Forschungsstadium befindet, geben die positiven Erfahrungen mit den anspruchsvollsten Tests Anlass zur Zuversicht, dass die Zertifizierung des ersten fliegenden Teils mit gedruckter Elektronik möglich ist.

Anwendung/Nutzen

Bei einer ersten Anwendung des preisgekrönten “New InfoPanel” wurden herkömmliche Kabelbäume und LED-Schilder durch eine gedruckte Schaltung ersetzt, die das Gewicht um mehr als 30 % reduziert und die Installationszeit drastisch verkürzt. Das New InfoPanel könnte in naher Zukunft in der A320-Kabine zum Einsatz kommen.

Ausblick

Sobald die technische Machbarkeit bewiesen und die Zertifizierung erfolgreich abgeschlossen ist, wird die Umsetzung in der gesamten Flugzeugflotte folgen und das wahre Potenzial der gedruckten Elektronik offenbaren.